IYC
2011
INTERNATIONAL YEAR OF CHEMISTRY 2011
Carlo Gessa*,
Ferruccio Trifirò
*Ordinario di
Chimica Agraria
LA CHIMICA NELLA VITA
QUOTIDIANA:
I CONCIMI MINERALI
Nell’articolo si descrive la natura chimica dei concimi minerali che contengono i diversi elementi nutritivi necessari per lo sviluppo
dei vegetali. Gli elementi nutritivi - principali, secondari e microelementi - sono presenti nei concimi essenzialmente come sali, addotti,
complessi e chelati e, per l’azoto, anche come NH3, urea e calciocianammide. In questi ultimi anni l’industria chimica dei fertilizzanti
ha rivolto una particolare attenzione alla produzione di concimi fogliari e per fertirrigazione e ha sviluppato particolari tecnologie
per la sintesi di concimi specialistici e a lento rilascio per diminuire le perdite e l’impatto ambientale.
l termine fertilizzante comprende le sostanze che per il loro contenuto in elementi nutritivi o per le loro caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche, contribuiscono a migliorare la fertilità del terreno
e la nutrizione delle piante, quindi ad aumentare la produttività delle
colture.
I fertilizzanti si suddividono in quattro tipologie:
1) i concimi: forniscono alle colture gli elementi nutritivi necessari alle
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piante per lo svolgimento del loro ciclo vegetativo e produttivo;
2) gli ammendanti: modificano la struttura del suolo migliorandone le
proprietà fisico-meccaniche, quali la porosità e la permeabilità, e
l’attività biologica (in genere si tratte di sostanze organiche);
3) i correttivi: modificano le proprietà chimico-fisiche dei suoli anomali
(suoli acidi, salini, sodici e alcalini);
4) i substrati di coltivazione: materiali diversi dai suoli per coltivazione
Gli elementi nutritivi
Le ricerche sulla nutrizione delle piante, impostate con metodologia
sperimentale, si possono far risalire a Leonardo; coltivando una pianta di zucca con parte dell’apparato radicale immerso nell’acqua e considerando la notevole quantità di acqua consumata dalla piantina,
Leonardo giunse a questa conclusione: “Per forza della sola acqua
condusse a perfezionare tutti li frutti che ella potè generare li quali furono 60 zucche e di quelle più lunghe”.
L’interpretazione che Leonardo dà al risultato di questa esperienza
non poteva essere diverso, ma il metodo proposto è rivoluzionario; ad
una domanda si cerca di rispondere con un approccio sperimentale.
Dovranno trascorrere diversi secoli prima che Liebig possa porre le
basi della sua teoria mineralistica della nutrizione vegetale.
Liebig scrive: “Gli alimenti di tutte le piante sono sostanze inorganiche
e minerali. La pianta vive di acido carbonico, ammoniaca, acido fosforico, silice, calce, magnesio, potassio, ferro; ve ne sono di quelle che
reclamano sale marino…”.
La sintesi di ammoniaca, la reazione chiave per produrre fertilizzanti
azotatati, è stata il primo processo industriale realizzato sotto pressione; l’ossidazione di SO2 a SO3 per la sintesi di acido solforico, utilizzato per produrre fertilizzanti fosfatici, è stato il primo processo catalitico
industriale; l’ossidazione di NH3 ad NO per la sintesi di acido nitrico è
stato il primo processo catalitico realizzato ad alta temperatura e a
bassi tempi di contatto su reti di catalizzatore.
Lo sviluppo delle tecniche analitiche ha permesso di avere informazioni più precise sulla composizione delle ceneri e sui rapporti che intercorrono tra l’assorbimento degli elementi minerali e l’accrescimento
dei vegetali. Le ricerche effettuate allevando piante in soluzioni nutritive di composizione nota sono state particolarmente utili per l’interpretazione dei dati sperimentali (il suolo, corpo naturale molto eterogeneo
e complesso rappresenta a questo proposito, una complicazione di
difficile soluzione). I risultati di questa ricerca hanno dimostrato che gli
elementi essenziali per la nutrizione delle piante erano 10: C, H, O, N,
P, K, S, Mg, Ca, e Fe [6].
Successivamente, quando furono disponibili sali molto puri e strumenti analitici più avanzati, anche B, Mn, Cu, Zn, e Mo furono inclusi tra gli
elementi essenziali. Nella pianta, oltre agli elementi essenziali, se ne
trovano altri - definiti accessori - le cui funzioni biologiche non sono ad
oggi sufficientemente conosciute. Ricordiamo tra questi Se, Cl, Na,
Co, Al, F, Br, V, W.
Tra gli elementi essenziali ed accessori si osservano inoltre casi di
“vicarianza”; un elemento può sostituirne un altro in parte delle funzioni. Per esempio, nella barbabietola da zucchero il sodio può sostituire
in parte il potassio; il vanadio è essenziale per alcuni organismi inferiori in cui può essere presente anche in elevate concentrazioni (tra 60320 mg/kg in Amanita muscaria) e può sostituire il molibdeno nella
nitrogenasi.
Ad eccezione di carbonio, idrogeno ed ossigeno, tutti gli altri elementi nutritivi provengono dalle fasi solide del suolo e vengono trasferiti
mediante l’apparato radicale a tutti gli organi della pianta (attraverso le
foglie nell’irrigazione fogliare); vengono distinti in macro nutrienti e
micronutrienti a seconda che essi siano necessari alla pianta in grande o in piccola quantità.
Dall’analisi chimica del suolo e dei tessuti vegetali è possibile avere
importanti indicazioni sullo stato nutritivo delle piante; basse concen-
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in vaso, serra o a scopi ornamentali (ad esempio torba, letame,
argilla, lignite, zeoliti, leonardite etc.).
I fertilizzanti offerti dalla aziende e rintracciabili nel sito di Federchimica
[1] sono così divisi: a) concimi minerali, b) concimi organo-minerali,
ammendanti e substrati organici, c) fertilizzanti specialistici.
In questa nota tratteremo solo i concimi minerali che utilizzano, come
materie prime, composti ottenuti per trattamenti fisico-chimici di materiali inorganici o di petrolio, gas naturale o carbone.
In questi ultimi anni nel campo dei concimi minerali sono state realizzate molte innovazioni [2-4] che hanno portato a ridurre le emissioni
nell’ambiente e le perdite di concime, ad aumentare l’efficienza energetica ed a diminuire il consumo di materie prime nella loro produzione, a migliorare la qualità dei prodotti (maggiore disponibilità dei
nutrienti per le colture), a realizzare una maggiore flessibilità nelle applicazioni (sia come epoche che come numero di applicazioni), a portare sul mercato prodotti assolutamente innocui per le colture e per l’uomo, a mettere a punto tecnologie innovative di distribuzione dei concimi (fertirrigazione e concimazione fogliare), a produrre composti contenenti più elementi nutritivi nella stessa struttura chimica (non preparati per miscelazione, ma per sintesi chimica) ed a portare sul mercato molti concimi specialistici (prodotti idrosolubili, prodotti a rilascio
controllato dei nutrienti e prodotti con effetto biostimolante).
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Mo, essenziali per la funzionalità dei
sistemi enzimatici (metallo-enzimi);
nel terzo gruppo troviamo K, Mg, Ca,
e B che sono coinvolti in diverse funzioni del metabolismo vegetale. Carbonio, ossigeno e idrogeno sono
costituenti fondamentali di tutte le
biomolecole e devono essere quindi
disponibili in grande quantità sotto
forma di CO2 e H2O.
I concimi industriali
trazioni segnalano uno stato di carenza; alte concentrazioni riflettono
un’eccessiva disponibilità nel suolo, che non si traduce però in
aumento delle produzioni ma, nel caso dei microelementi, spesso può
dar luogo a fenomeni di tossicità.
I macronutrienti sono presenti nei tessuti vegetali in concentrazione
maggiore a 10 mg/g di sostanza secca; l’azoto, il fosforo e il potassio
sono contenuti nel suolo in quantità insufficiente e pertanto devono
essere continuamente distribuiti alle colture con la concimazione [7, 8].
Il calcio, il magnesio e lo zolfo si ritrovano anch’essi nei vegetali in
concentrazione superiore ai 10 mg/g di sostanza secca ma, poiché
il loro contenuto nel suolo è normalmente sufficiente per le esigenze
nutritive delle piante, vengono considerati nutrienti secondari o
mesonutrienti.
I micronutrienti Cu, Zn, Mn, B e Mo sono richiesti dai vegetali in quantità molto piccole, inferiori a 0,1 mg/g di sostanza secca; si ritrovano
generalmente nel suolo in quantità sufficienti; il ferro, di cui la pianta ha
un’esigenza non inferiore a 0,1 mg/g di sostanza secca, essendo ben
rappresentato nel suolo in forme poco disponibili, può risultare carente per molte colture.
Un concime minerale, contenente virtualmente tutti gli elementi essenziali, potrebbe avere la seguente composizione in peso: macroelementi 10-30%, mesoelementi 1,0-8%, microelementi 0,05-0,1%.
Sulla base della loro funzione gli elementi nutritivi vengono distinti in
strutturali, catalitici e dinamici.
Al primo gruppo appartengono C, H, O, N, P, e S, costituenti di biomolecole molto importanti e presenti in grande quantità nei tessuti
vegetali; nel secondo gruppo vengono compresi Fe, Mn, Cu, Zn, e
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La sintesi di ammoniaca in Italia è realizzata da Yara a Ferrara a partire da
gas naturale, mentre l’acido nitrico
viene prodotto dalla stessa azienda a
Ravenna. L’acido solforico viene prodotto in gran parte a partire da zolfo
proveniente dalle raffinerie di petrolio e,
in particolare, a Scarlino (GR) da parte
della Nuova Solmine e a San Martino
di Trecate (NO) da parte di Esseco e
Marchi Industriale SpA.
Oggigiorno il mercato offre concimi azotati, fosfatici e potassici; sono
chiamati semplici, quando contengono solo uno dei tre elementi
nutritivi, binari o ternari, quando contengono rispettivamente due o
tre di questi elementi. I concimi binari e ternari si distinguono in “composti”, se sono ottenuti da semplice miscelazione a secco di sostanze che contengono i singoli elementi; “complessi”, se sono ottenuti
per reazione chimica o da miscelazione allo stato liquido o da polve-
diverse come: sali inorganici (i più utilizzati), complessi, chelati, ossidi,
addotti, acidi, ammidi, e, in pochi casi, come singole sostanze (NH3 e
S) [9-12]. La prima caratteristica di tutte queste sostanze è la presenza degli elementi in forme chimiche uguali a quelle che vengono assorbite dai vegetali, per garantire il massimo assorbimento e compatibilità con i tessuti vegetali o eventualmente diverse, che però devono
essere facilmente trasformate nelle precedenti e l’utilizzo di quest’ultime è motivato dal poter avere vantaggi addizionali. La seconda proprietà di tutte queste sostanze è la loro elevata solubilità in acqua, per
essere facilmente mobilizzate e assimilate dai vegetali; fanno eccezione alcuni sali che contengono fosforo che presentano una media solubilità. I composti utilizzati nei concimi devono avere anche una bassa
degradabilità e fotodegradabilità e non devono contenere specie chimiche dannose o cationi tossici come Al che, oltretutto, formano sali
insolubili con gli anioni (fosfati) degli elementi nutritivi. Inoltre le sostanze utilizzate non devono essere pericolose per l’uomo e per l’ambiente: NH4NO3 deve essere utilizzato diluito, per esempio con calcare al
28%, altrimenti può esplodere; HNO3 ed H2SO4 non sono utilizzati nel
nostro Paese perché pericolosi, così come anche NH3.
Le sostanze utilizzate come concimi non devono avere un costo elevato; per questo motivo si preferisce miscelare allo stato liquido o solido composti dei singoli elementi o al massimo ottenere composti
binari. Inoltre la miscelazione permette di offrire il rapporto ottimale
degli elementi, come richiesto dai vegetali, che oltretutto è variabile da
coltura a coltura.
Concimi a base di macroelementi
L’azoto è assimilato dai vegetali quasi esclusivamente come anione
NO3- ed in piccolissime quantità come NH4+. L’ideale sarebbe quindi
I composti chimici
presenti nei concimi minerali
Gli elementi nutritivi necessari allo sviluppo dei vegetali forniti con la
concimazione sono presenti in famiglie di composti chimici molto
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ri in maniera che ogni granulo abbia la stessa composizione. Il 70%
dell’azoto, il 15% del fosforo ed il 26% del potassio vengono forniti in
concimi semplici, ed il complemento a 100 di questi in concimi binari e ternari ed in quantità molto piccole in concimi organici ed organici-minerali.
Inoltre sono disponibili sul mercato: a) concimi minerali a base di
mesoelementi e di microelementi, e concimi specialistici che, insieme
ai macroelementi, contengono anche mesoelementi e/o microelementi; b) concimi minerali di varia tipologia, in pellet, granulari, micro-granulari, granulari compattati, utilizzati tutti per la concimazione di fondo
e per la presemina. I microgranuli hanno dimensioni da 0,5 a 1 mm, i
granulari da 1,5 mm a 5 mm e con dimensioni controllate da 1 a 3 mm
per essere introdotti insieme ai semi; in polvere solubili o liquidi sono
utilizzati in sospensione per fertirrigazione o per la concimazione
fogliare. La fertirrigazione e la concimazione fogliare sono due moderne tecniche agronomiche e sono utilizzate per fare assumere più volte
gli elementi nutritivi nel corso dell’anno; sono applicabili in tutte le fasi
del ciclo vegetativo e minimizzano gli effetti negativi dei processi di
immobilizzazione che avvengono nel terreno e che riducono la disponibilità dei nutrienti per i vegetali. La fertirrigazione permette di utilizzare come terreni anche dune sabbiose, di soddisfare giornalmente le
esigenze nutritive delle piante ottimizzando le dosi di fertilizzante da
impiegare. La concimazione fogliare non sostituisce quella radicale ma
viene utilizzata per fornire micronutrienti o piccole quantità di macronutrienti. Interventi di concimazione fogliare possono essere programmati anche in situazioni particolari di carenza, nel caso di gelate o in
presenza di parassiti sul terreno. Per la fertirrigazione e la concimazione fogliare sono utilizzati prodotti molto solubili, privi di elementi tossici per i vegetali; le sostanze chimiche presenti devono essere prontamente disponibili e totalmente assimilabili e devono avere un elevato
grado di purezza.
La scelta del tipo di concime da utilizzare dipende da molti fattori: dal
tipo di coltura; dalla presenza di particolari fisiopatie delle piante (nanismo, clorosi ferrica etc.); dalla natura del terreno; dallo stadio fenologico del vegetale; dalle condizioni climatiche; dalla tecniche agronomiche impiegate.
Nei concimi minerali, oltre agli elementi nutritivi, possono essere presenti le seguenti sostanze addizionali: composti che ritardano la
decomposizione di principi attivi (come nel caso di alcuni fertilizzanti
azotati); coformulanti (sostanze adesivanti, tensioattivi e veicolanti) che
ne migliorano l’assorbimento fogliare e consentono una veloce traslocazione degli elementi nutritivi nei siti di utilizzo; resine che coprono i
concimi per permettere un lento rilascio o evitare lo scioglimento a
causa dell’umidità e biostimolanti (attivatori dell’assorbimento dei
nutrienti).
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industriale dei fertilizzanti azotati parte dalla sintesi di ammoniaca e dalla
sua successiva trasformazione ad urea e ad acido nitrico e solo la calciocianammide, che viene ottenuta dal carburo di calcio, ha una via di
sintesi diversa. Le sostanze più utilizzate nei concimi minerali semplici
azotati nel nostro Paese sono urea, ammonio nitrato, calcio nitrato e
ammonio solfato. Altri concimi semplici che sono utilizzati in piccole
quantità nel nostro Paese sono (NH4)2S2O3, polimeri urea-formaldeide
(per un lento rilascio dell’azoto), calciocianammide (storicamente uno
dei primi concimi azotati) ed addotti dell’urea. Gli addotti con urea sono
concimi azotati che hanno un lento rilascio dell’azoto ed evitano la sua
volatilizzazione come ammoniaca e sono a base di urea con calcio nitrato o acido solforico o ammonio nitrato o ammonio solfato. In altri Paesi
sono utilizzati anche NH3 gassosa o liquida (in USA), NH4Cl (in Giappone e India), sodio nitrato (nei Paesi del Nord i cui terreni hanno bisogno
di sodio). Come concime binario l’azoto può essere fornito come
NH4H2PO4, (NH4)2HPO4 e KNO3 ed addotto CO(NH2)2-H3PO4. Per
capire la natura degli addotti come esempio si porterà l’addotto ureaacido fosforico, dove allo stato cristallino sono presenti ponti idrogeno
fra il carbonile dell’urea ed un protone dell’acido. In alcuni fertilizzanti
industriali si aggiungono degli inibitori di nitrasi e di ureasi, come la
diciannammide e il 3,4-dimetilpirazolofosfato (3,4-DMPP) che rallentano
la trasformazione di ammoniaca a nitrati e idrochinone, che rallenta la
trasformazione di urea ad ammonio.
Il fosforo è assorbito dai vegetali esssenzialmente come H2PO4- (ma
anche come HPO 42-) e gran parte dei fertilizzanti utilizzati sono sali di
questo anione. La chimica industriale dei concimi fosfatici parte dalla
sintesi di acido solforico per ossidazione dello zolfo, oramai ottenuto
essenzialmente come sottoprodotto della raffinazione del petrolio; l’acido solforico viene utilizzato per il trattamento solubilizzante dei diversi minerali fosfatici (fosforiti):
fornirlo come nitrato, tuttavia, il nitrato non è adsorbito dal terreno e, se
non viene assorbito subito dai vegetali, viene lisciviato andando ad
inquinare le falde acquifere ed i corsi d’acqua. Quindi i nitrati, devono
essere forniti solo in copertura, nella misura in cui sono assorbiti dai
vegetali. Per questo l’azoto viene in gran parte fornito come sale di
ammonio; lo ione NH4+ nel terreno, per azione dei microrganismi, si trasforma lentamente in nitrato (60-90 giorni) e come tale viene assorbito
dai vegetali; la lenta conversione a nitrato ne riduce la perdita per lisciviazione. Ioni ammonio nei periodi caldi e nei suoli basici tendono a
vaporizzare come ammoniaca con grosse perdite di azoto. I concimi
azotati a lento rilascio e con minori perdite sono quelli a base di urea che
nel terreno tramite microrganismi si trasforma in ione ammonio; anche
la calciocianammide che si trasforma in urea tramite i microrganismi del
terreno, per formare successivamente ioni ammonio e nitrati. L’impiego
dell’urea non elimina la volatizzazione dell’ammoniaca prodotta; inoltre
può esserci l’inconveniente di una sua impurezza, il biureto, tossico per
le piante. In commercio ci sono concimi che contengono contemporaneamente azoto nitrico, ammoniacale, ureico ed organico. La chimica
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Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 perfosfato semplice
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4 acido fosforico + solfato di calcio
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2 perfosfato triplo
Ca3(PO4)2 + 4HNO3 → Ca(H2PO4)2 + 2Ca(NO3)2 nitrofosfato
Il perfosfato semplice è una miscela di fosfato e solfato di calcio;
mentre nella produzione di acido fosforico il solfato di calcio viene
separato per precipitazione, il perfosfato triplo non contiene CaSO4
ed il nitrofosfato è una miscela di fosfato e nitrato di calcio. Il perfosfato semplice e quello triplo sono i concimi semplici più utilizzati in
Italia, mentre il nitrofosfato è più utilizzato in altri paesi europei. Il problema dei concimi a base di fosfati di calcio e l’insolubilizzazione del
fosforo per formazione di Ca3(PO4)2 se il terreno è calcareo e la loro
bassa solubilità che non li rende adatti per la concimazione fogliare o
per fertirrigazione. Per queste applicazioni viene utilizzato acido
fosforico o concimi binari come NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, KH2PO4 e
l’addotto urea-acido fosforico. Esistono comunque altri concimi che
non sono a base di ortofosfati, ma di fosfiti e di polifosfati che poi
vengono trasformati in ortofosfati dopo somministrazione.
Sono, infatti, utilizzati i fosfiti praticamente di tutti i nutrienti cationici
per applicazione nei concimi fogliari e in concimi per fertirrigazione in
quanto sono più facilmente assimilabili e sono anche attivatori dei
meccanismi naturali di autodifesa delle piante contro batteri e funghi
con la produzione di fitotossine. Per esempio il fosfito di potassio
KH2PO3 può essere utilizzato anche nella lotta alla peronospora della
vite. Inoltre i fosfiti hanno il vantaggio di avere il fosforo più concentrato, infatti a parità di peso portano più fosforo e di poter essere
introdotti con i fitofarmaci e non formare sali insolubili con il Ca e il
Mg. I polifosfati sono miscele di sali a diverso grado di polimerizzazione; il vantaggio del loro utilizzo consiste nel fatto che vengono
idrolizzati lentamente ed hanno quindi un rilascio graduale del fosforo (nel giro di 45 giorni). Questi composti sono ottenuti per neutralizzazione con ammoniaca a 200 °C di KH2PO4 e H3PO4. È utilizzato
anche il pirofosfato tetrapotassico (K4P2O7) che garantisce nelle piante la formazione di tessuti più turgidi, molto consistenti e maggiormente resistenti alle malattie.
Il potassio viene assorbito dai vegetali come K+ e le perdite in genere sono molto basse, differentemente dagli altri due precedenti elementi. Le materie prime contenenti potassio vengono ottenute da
minerali diversi per trattamenti fisici di purificazione, più che per trattamenti chimici. I sali utilizzati come concimi sono KCl, K2SO4, in
maggiori quantità, ed anche K2S2O3 ed in concimi binari sali come
KNO3, KH2PO4, K3PO4. Questi sali sono tutti molto solubili e per evitare il loro dilavamento vengono ricoperti da resine. È utilizzato anche
potassio ossido complessato con acido gluconico ed amminoacidi
levogiri e questi concimi sono più facilmente assimilabili e traslocabili all’interno della pianta e sono accettati dall’agricoltura biologica..
Mentre i concimi binari in gran parte sono sali
contenenti due dei macroelementi, quindi sono
dei “complessi”, ossia preparati per reazione
chimica, i ternari sono in gran parte miscele di
sali contenenti i tre elementi e quindi sono dei
composti. Ci sono comunque alcuni ternari che
vengono chiamati “complessi”, perché sono
preparati per reazione chimica o per miscelazione allo stato liquido. Il primo è ottenuto dal
fosfato-nitrato, una soluzione di acido nitrico e
fosforico che viene salificata con ioni ammonio
e/o potassio dando luogo alla precipitazione dei
due sali. Si ottiene una miscela di sali, ma non
per miscelazione, come la maggior parte dei
ternari, ma per coprecipitazione. Esistono, invece, due sali ternari, il pirofosfato ed il fosfato di
ammonio potassio, con i tre elementi nello stesso sale. L’ammonio potassio polifosfato è ottenuto per reazione fra urea-acido fosforico e K
polifosfato o per reazione fra ammonio ortofosfato con potassio fosfato in presenza di ammoniaca a 200 °C. Questi ternari sono a lento rilascio ed essendo leggermente solubili evitano perdite e fenomeni di tossicità sui vegetali. Esiste inoltre un sale ternario dalla formula (NH4)(1-x)KxH2PO4 studiato in
questi ultimi anni che comunque è ancora poco utilizzato come concime. Vantaggi dell’uso di questi ternari sono la maggiore facilità di trasporto e di conservazione (minore ingombro), semplicità di distribuzione sul terreno e notevole risparmio di tempo. Questi concimi vengono
preparati in forma granulare per cui ogni granulo è un piccolo alimento completo contenente tutti i principi nutritivi, ma presentano l’inconveniente di avere costi più elevati.
Mesoelementi
Il calcio ed il magnesio sono assorbiti dai vegetali come Ca2+ e Mg2+
e per questo sono introdotti come composti di questi cationi. I concimi utilizzati sono a base di sali in particolare solfati, fosfati, nitrati, in
minor misura potrebbero essere impiegati come ossidi, fosfiti, tiosolfati, chelati con EDTA e complessi con acidi organici. In particolare come
complessanti sono utilizzati anche amminoacidi liberi e oligopeptidi
che rendono facile la loro distribuzione via fogliare e radicale, in quanto l’organico veicola gli elementi all’interno delle cellule vegetali. Lo
zolfo è assorbito dai vegetali come anione SO 42 - e quindi la gran parte
Tab. 1 - Chelanti utilizzati
DTPA
EDTA
EDDHA
HEEDTA
HEDDCHA
IDHA
dietilentriamminopentaacetico
etilendiammimotetraacetico
etilendiammino-N-N’-di(orto-idrossifenilacetico)
acido idrossi-2-etilendiamminotriacetico
etilediammino-N,N’-di(5-carbossi-2-idrossifenilacetico)
acido imminodisuccinico
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Concimi ternari
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Tab. 2 - Aziende attive in Italia nella produzione concimi minerali
Adriatica Spa
K+S agricoltura Spa
Cerealtoscana Spa
PM Chemical SL
Chimsider Logica e Servizi Srl
Pavoni & C. Spa
Consorzio Agrario di Ravenna Scrl
Compo Agro Specialities Srl
Esseco Srl
Siriac Srl
Puccioni Spa
Sadepan Chimica Srl
Europhyto T.S.A. Srl
Fabbrica Cooperativa Perfosfati Cerea Srl
HI-Agri Srl
Sinapak Srl
Timac Agro Italia Spa
Yara Italia Spa
dei concimi è a base di solfati di quasi tutti i cationi utilizzati come
nutrienti ed in maggiori quantità dello ione ammonio e potassio. Lo
zolfo è fornito ai vegetali anche come zolfo granulare (a lento rilascio)
e come addotto CO(NH2)2-H2SO4, come ammonio solfito, ammonio
meta solfito e ammonio e potassio tiosolfato. In particolare il vantaggio dell’utilizzo del tiosolfato consiste nel fatto che questo sale viene
ossidato prima nel terreno a solfato contribuendo all’abbassamento
del pH e ciò favorisce la mobilitazione dei microelementi. Inoltre i tiosolfati riducono il Fe3+ ed il Mn4+ eventualmente presenti in forme più
facilmente disponibili per i vegetali.
Microelementi
La gran parte dei microelementi sono assorbiti dai vegetali come cationi bivalenti, mentre altri elementi sono assorbiti rispettivamente come
anioni MoO 42-, B(OH)4- e Cl- ed il boro anche come H3BO3. I cationi bivalenti sono introdotti nei concimi come sali, in gran parte come solfati,
ma anche come nitrati, fosfati e tiosolfati, come ossidi (escluso il ferro),
come chelati e come complessi con acidi organici. Se sono forniti
come sali c’è l’inconveniente che i cationi reagiscono con i componenti del terreno formando sali insolubili e quindi vengono immobilizzati. I
complessi con acidi organici hanno l’inconveniente di formare legami
molto stabili e quindi di cedere troppo lentamente i cationi. I chelati,
invece, che legano il metallo con legami multipli di coordinazione circondando l’elemento evitando così la sua perdita, sono i composti
ideali, ma sono solo più cari dei precedenti composti. Inoltre i chelati
sono i concimi ideali per fertirrigazione o irrigazione fogliare. I chelanti
utilizzati per i cationi bivalenti sono riportati in Tab. 1. Inoltre l’innovativo
agente chelante IDHA totalmente biodegradabile e in grado di cedere
gli elementi in funzione della temperatura e dell’umidità del suolo, in sintonia con le reali esigenze della pianta. Agenti complessanti possono
essere acido gluconico, acido eptagluconico, acido ligninsolfonico,
acidi umici o fulvici, idrolizzati di proteine animali e vegetali, polipeptidi,
amminoacidi ed estratti vegetali contenenti tannini. La formazione di
metallo-complessi con composti naturali è uno dei metodi più indicati
per veicolare oligoelementi e superare tutti i problemi legati a una loro
carenza con la garanzia che essi vengono assorbiti completamente
con minor dilavamento nel terreno e conseguente riduzione di consumi e di possibili inquinamenti del suolo. Il boro viene fornito ai vegetali
come H3BO3, Na2B4O7, Na2B10O16, K2B8O7, Ca B4O7, come estere di
acido borico con 2-etanolammina (utilizzato per fertirrigazione o irriga-
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zione fogliare). Il molibdeno viene fornito ai vegetali come Na2MoO4 o
(NH4)6Mo7O24 e diversamente da tutti gli altri elementi è più assimilabile in terreni alcalini che acidi.
Caratteristiche dell’industria dei fertilizzanti
In Tab. 2 sono riportate le aziende attive nella produzione di concimi
minerali in Italia aderenti a Federchimica: la quasi totalità ha un sito web
dove è possibile prendere informazioni sui diversi concimi commerciali.
Le aziende presenti in Italia che operano nel settore dei fertilizzanti sono
multinazionali o imprese nazionali di media-grande dimensione, per
quanto riguarda la produzione di fertilizzanti di base o commodities,
mentre sono soprattutto piccole-medie imprese italiane quelle che caratterizzano la produzione di concimi specialistici, organici e organo-minerali. La caratteristica dell’industria dei fertilizzanti in Italia è l’elevato grado
di importazione di quelli di base circa il 50% da Paesi extra UE, in particolare i concimi a base di azoto vengono importati per 86%, mentre c’è
un’esportazione di concimi specialistici. Il consumo complessivo di fertilizzanti si aggira attorno ai 5,5 milioni di tonnellate di cui circa 4,4 milioni
di tonnellate di concimi e 1,1 milioni di tonnellate di ammendanti e substrati. Il fatturato 2009 è stato di circa 900 milioni di euro e rappresenta
circa il 2% dell’intero settore chimico italiano. I concimi minerali, sono utilizzati in Italia con una quota del 63% della totalità dei fertilizzanti ed una
quota di fatturato totale del 68%. I concimi organici e organo minerali
costituiscono il 13% delle quantità totali vendute e il 13% del fatturato
del settore. Gli ammendanti, i correttivi e i substrati per coltura, costituiscono il 24% in termini di volume e il 9% in termini di fatturato. All’interno di queste tre categorie è possibile evidenziare un gruppo di concimi
specialistici, che, statisticamente, rappresenta circa il 6% della somma
dei concimi minerali e dei concimi organici e organo minerali, ma contribuisce al 10% del fatturato totale del settore dei fertilizzanti.
Bibliografia
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[3]
[4]
www.assofertilizzanti.it
http://www.fertilizer.org
http://europa.eu/legislation_summaries/other/l21118_it.htm
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[5] www.camera.it/parlam/leggi/deleghe/10075dlp.pdf
[6] C. Gessa, G. Zocchi, Nutrizione minerale dei vegetali:
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[7] www.acutis.it/Materiale_Agronomia/LEZIONE
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[8] www.verdiincontri.com/articoli/art09098Mi.htm
[9] M. Perelli, Nutrire le piante, Arvan Editore, Venezia, 2009.
[10] http://risorseidriche.arsia.toscana.it/UserFiles/File/idrico/
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[11] www.biopiante.it/datiutili/Fertilizzanti_agricoltura.pdf
[12] www.soil.ncsu.edu/publications/Soilfacts/AG-439-18/